Sähköajoneuvojen litiumioniakut kohtaavat turvallisuus- ja vakausongelmia erottimien ylikuumenemisen, oikosulkujen ja tehokkuuden heikkenemisen vuoksi. Näiden puutteiden lieventämiseksi tutkijat käyttivät oksaspolymerointitekniikkaa ja kehittivät innovatiivisia piidioksidin nanohiukkasten kerroserottimia, jotka ovat lämpöstabiileja ja kestäviä. Näillä erottimilla varustetut akut ovat turvallisempia ja niiden suorituskyky on parantunut. Tämä kehitys voi osaltaan edistää sähköajoneuvojen käyttöönottoa liikenteen hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä.
Ladattava litium-ioni akut (tai Li-ion-akut tai LIB-akut) ovat tulleet erittäin suosituiksi ja yleisiksi viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana. Suuren energiatiheyden, keveyden ja ladattavuuden vuoksi niitä käytetään laajalti matkapuhelimissa, kannettavissa tietokoneissa, audiovisuaalisissa laitteissa, virransäästössä ja sähkömoottoriajoneuvoissa (EV) ja niistä on tullut olennainen osa jokapäiväistä elämää. LIB:t ovat ympäristöystävällisiä, tarjoavat puhdasta energian varastointia ja edistävät hiilestä poistaminen taloudessa.
Kuitenkin litium-ioni akut sähköajoneuvojen (EV) ja energian varastointijärjestelmien turvallisuusriski, joka johtuu pääasiassa polyolefiinierottimien ylikuumenemisesta. Erottimet estävät katodin ja anodin suoran kosketuksen, mutta ne sulavat lämpötilan noustessa 160 °C:een ylikuumenemisen vuoksi. Tämän seurauksena anodi ja katodi voivat joutua suoraan kosketukseen Li-dendriittien muodostumisen kautta, mikä aiheuttaa sisäisiä oikosulkuja ja riittämättömän elektrolyyttien imeytymisen ja heikentyneen tehokkuuden.
Tämän puutteen korjaamiseksi on yritetty. Keramiikkapinnoitteen levittämistä ajateltiin, mutta se todettiin sopimattomaksi, koska se lisäsi erottimien paksuutta ja heikensi tarttuvuutta.
Äskettäisessä tutkimuksessa Incheon National University käytti oksastuspolymerointitekniikkaa tasaisen kerroksen piidioksidia (SiO) kiinnittämiseen.2) nanopartikkeleista polypropeenin (PP) erottimiin. Erottimet modifioitiin siten SiO-pinnoitteella2 200 nm:n paksuiset ovat lämmönkestävämpiä ja estävät dendriitin muodostumisen säilyttäen samalla energian varastointikapasiteetin. Tämä viittaa siihen, että Li-ion-akkujen polypropeenipohjainen erotin (PPS) voidaan improvisoida sisäisten oikosulkujen vähentämiseksi ja akusta turvallisemmaksi ja tehokkaammaksi.
Tämä kehitys on asianmukaista ja lupaavaa sähköajoneuvojen (EV) ja energian varastointijärjestelmien LIB:ille. Kaupallistamisen jälkeen improvisoidut LIB:t, joilla on parempi turvallisuus ja tehokkuus, voivat edistää ympäristöystävällisten sähköajoneuvojen käyttöönottoa.
***
Viitteet:
- Manthiram, A. Pohdinta litiumioniakun katodikemiasta. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Park J., et ai 2024. Ultraohuet SiO2-nanohiukkaskerroksiset erottimet Li-metalli-akkujen pinnan monifunktionalisointistrategialla: Erittäin parannetut Li-dendriittien kestävyys ja lämpöominaisuudet. Energian varastointimateriaalit. Osa 65, helmikuu 2024, 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
***
